一、前言

柱塞式塑料注射成型機在日常使用過程中發(fā)現(xiàn)柱塞式塑料注射成型機的電氣控制系統(tǒng)的控制速度低，可靠性差，維護工作量大，故障多且不易查找，嚴重影響生產(chǎn)，所以對柱塞式塑料注射成型機電氣控制系統(tǒng)的改造已經(jīng)成為必然。

二、柱塞式塑料注射成型機的工作原理

柱塞式塑料注射成型機用于熱塑性塑料(聚苯乙烯、聚乙烯等)的成型加工，將原料通過加料調(diào)節(jié)器定量地加入料筒中，料筒外面加包有電加熱圈，當注射柱塞向前移動時，使加入的塑料在被推擠向前的過程中逐漸加熱、塑化，壓實而積聚在料筒前端，柱塞繼續(xù)前進，于是塑化的塑料在高壓下經(jīng)噴嘴注入冷的模具內(nèi)，經(jīng)保壓后柱塞退回，塑化的原料中冷模具內(nèi)很快凝固成型為制品。

三、電氣控制系統(tǒng)存在的問題

柱塞式塑料注射成型機的電氣控制系統(tǒng)由交流接觸器、中間繼電器、時間繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電邏輯控制系統(tǒng)，且采用固定接線的方式來完成控制功能。這樣對生產(chǎn)工藝工程變更的適應性差。當生產(chǎn)工藝需要改變時，只能更改電氣控制箱內(nèi)各繼電器，并且需要重新布線。而且現(xiàn)有控制系統(tǒng)的控制速度低，可靠性差，觸點多，故障點多，維護工作量大。

四、電氣控制系統(tǒng)的改造方案

鑒于以上對電氣控制系統(tǒng)所存在問題的分析，改造后的控制系統(tǒng)應該能夠很好的適應生產(chǎn)工藝的需求，提高運行的穩(wěn)定性和控制速度，減少內(nèi)部接線和易于日常的維護。

1、選取PLC的確定為了滿足以上要求，選定PLC作為整個電氣控制系統(tǒng)的核心部分，因為PLC具有可靠性高，運行速度快等優(yōu)點，通過程序來最終實現(xiàn)對各機械部分的控制，程序易于改寫和傳送。尤其是當生產(chǎn)工藝發(fā)生改變時只需要將所編寫的程序進行更改，無需重新布線。降低了以后的維護費用和節(jié)省了時間。

2、溫度控制部分的確定現(xiàn)有加熱部分為料筒外面加包有電加熱圈，由溫度指示調(diào)節(jié)儀自動控制，溫度的插測由熱電偶來完成，當溫度到達預先整定值時，熱電偶產(chǎn)生一定的電動勢，使溫度調(diào)節(jié)儀的靈敏繼電器動作，斷開加熱回路。由于現(xiàn)有的溫度控制系統(tǒng)采用的老式溫度指示調(diào)節(jié)儀，所以對溫度的控制有很大的誤差，且這種控制方式反應靈敏度差。鑒于考慮此問題，將溫度控制系統(tǒng)作出改造，溫度控制部分采用日本大華千野廠家生產(chǎn)的數(shù)字式調(diào)節(jié)儀，該儀表溫度控制準確，誤差小，操作方便，可直接顯示設定溫度和加熱溫度，并且具有報警功能。控制回路中用固態(tài)繼電器來代替中間繼電器來作為控制輸出部分，固態(tài)繼電器代替中間繼電器的優(yōu)點是固態(tài)繼電器對溫度信號的反應速度更快，準確度更高。固態(tài)繼電器用數(shù)字式調(diào)節(jié)儀的電壓或電流作為輸入信號，控制加熱的關斷和接通。

3、人機界面的確定現(xiàn)有電氣控制系統(tǒng)中加工成型制品時，對每次加工中熱塑材料的注射時間和保壓時間都是通過控制箱中的時間繼電器來控制時間的長短的，且每次都需要根據(jù)不同的塑料來調(diào)節(jié)時間繼電器設定時間的長短，每次調(diào)節(jié)都需要打開電氣控制箱，這樣給操作帶來極大的不便，也給操作者的人身安全帶來了極大的隱患。根據(jù)此種情況結合現(xiàn)場生產(chǎn)，決定用人機界面來取代操作者和時間繼電器的通信，利用人機界面與PLC通訊。這樣當操作者在生產(chǎn)過程中，根據(jù)不同原料設定不同的注射和保壓時間時，只需要在觸摸屏上對PLC內(nèi)部輔助繼電器的設定時間進行更改，即直接可以在人機界面上方便的輸入所要設定的時間。并且人機界面為注射成型機提供了另一種操作方式，操作人員可以通過人機界面直接操作注射機。這樣更將整個生產(chǎn)過程簡化，降低了操作者的實際工作量。用戶可以通過人機界面隨時了接、觀察并掌握整個控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，必要時還可以通過人機界面向控制系統(tǒng)發(fā)出故障報警，進行人工干預。

五、程序的設計

根據(jù)實際生產(chǎn)情況和操作者提出的對生產(chǎn)工藝過程的要求，程序按照點動操作方式和半自動操作方式來設計。其中點動控制程序的設計力求使用最少的編程語句達到工藝的要求，，能夠減少對PLC輸入點的要求，使程序的編制簡單，操作實用。半自動控制程序的設計比較復雜，因為半自動程序中要利用原有點動程序中的輸入點，使半自動控制程序的輸入點與點動程序的輸入點成為并聯(lián)的關系。在對PLC內(nèi)部輔助時間繼電器的編程中，采用了將內(nèi)部輔助時間繼電器設計為依靠外界輸入對通道的改寫，而達到設定時間參數(shù)的目的。這一點設計滿足了人機界面的要求，并且達到了可以使操作人員直接在人機界面上直接更改設定時間。該程序中對各段程序加入了很多互鎖語句，因為該設備要求只有當油泵電機啟動后才能啟動其他工作步驟，如果在程序設計過程中沒有考慮到此問題，當有操作人員誤操作后，將會對注射機機械部分造成極大的損傷。

所以在編程中設計了各部分互鎖語句，這樣避免了很多實際生產(chǎn)中容易產(chǎn)生的問題。人機界面的設計遵循了PLC程序的設計，用人機界面設計軟件將觸摸屏的操作面板根據(jù)操作人員所提條件設計出，然后將PLC中的輸入點作為觸摸屏中讀取輔助繼電器的讀入地址。將PLC的輸出地址作為觸摸屏輸出輔助繼電器的寫入地址。將觸摸屏設計界面中的各指示燈、按鈕和時間繼電器的各讀取地址和寫入地址與PLC所設計的程序相對應。將人機界面用通訊電纜與PLC相連接設計出人機界面的程序。人機界面程序中設計中設定了PLC內(nèi)輔助時間繼電器的輸入極限值，這樣也可以避免操作人員的誤操作。并且在人機界面輸入點的程序編寫中加入了互鎖程序。

六、結束語

改造后的控制系統(tǒng)運用目前先進的控制器-PLC和人機界面，運行穩(wěn)定，控制速度快，維護方便，可靠性高，使用者操作方便，實現(xiàn)了改造的最初要求。